CN105375242A - 二氧化碳激光器电极板的表面处理方法及激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，二氧化碳激光器电极板的放电表面进行喷砂处理。本发明又提供二氧化碳激光器，其包括：金属壳体、密封在金属壳体内的相对的两电极板，该两电极板由两片平行放置的金属板条构成，其中一电极板为正极板，另一电极板为负极板，正极板的板条连接一射频电源，负极板的板条接地，放电发生在正极板的板条放电表面和负极板的板条放电表面之间。通过本发明方法处理电极板的放电表面，波导方向的激光为基模输出，激光功率受输出影响不大，相比于镜面反射的极板，激光功率下降约10％。

Description

二氧化碳激光器电极板的表面处理方法及激光器

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种二氧化碳激光器电极板的表面处理方法及其二氧化碳激光器。

背景技术

二氧化碳激光器是以二氧化碳气体作为工作物质的气体激光器，商用的二氧化碳激光器，功率范围在数瓦到数千瓦，在激光加工中得到了广泛的应用。随着激光加工应用的普及，用户对于激光器提出了更高，更多样的要求。针对激光加工的需求，通过改变激光器的某个部件达到特殊激光加工的需求，已经越来越普遍。

但现有二氧化碳激光器，特别是高功率的二氧化碳激光器使用放电面为镜面反射的极板，在波导方向上比较难获得基模激光输出，故，有必要设计一种新的二氧化碳激光器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相对于采用镜面反射的极板、激光功率下降比较少且可以获得波导方向的基模输出的二氧化碳激光器电极板的表面处理方法及其二氧化碳激光器。

本发明提供一种二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，二氧化碳激光器电极板的放电表面进行喷砂处理。

其中，二氧化碳激光器电极板的放电表面进行干喷砂处理。

其中，二氧化碳激光器电极板的非放电表面进行防护处理。

其中，通过喷砂处理，电极板的放电表面的粗糙度Ra为8-12μm。

其中，包括如下步骤：

第一步：选择喷砂机；

第二步：选择石英砂粒，砂号为400号，即砂粒的尺寸为1/400英寸；

第三步：对二氧化碳激光器的正极板的放电表面和负极板的放电表面均进行均匀喷砂；

第四步：结束喷砂。

其中，所述石英砂砾的尺寸为1/300英寸至1/500英寸。

本发明还提供二氧化碳激光器，其包括：金属壳体、密封在金属壳体内的相对的两电极板，该两电极板均由金属板条构成，其中一电极板为正极板，另一电极板为负极板，正极板的板条放电表面和负极板的板条放电表面互相平行，正极板连接一射频电源，负极板接地，放电发生在正极板的板条放电表面和负极板的板条放电表面之间。

其中，还包括位于金属壳体内的全反射镜和输出镜，全反射镜位于该两电极板的一端，输出镜位于该两电极板的另一端并位于激光输出端。

其中，正极板的板条放电表面和负极板的板条放电表面之间间距范围一般为1.5mm至4mm，正极板的板条和负极板的板条之间的间隔形成一个激光传输的通道。

其中，正极板和负极板均为长方体，激光沿两极板的长度方向上传输。

通过本发明方法处理电极板的放电表面，波导方向的激光为基模输出，激光输出功率受此影响不大，相比于镜面反射的极板，激光功率下降约10％。

附图说明

图1所示为射频激励板条激光器示意图；

图2所示为射频板条激光器的内部示意图；

图3所示为电极板示意图。

具体实施方式

本发明揭示一种二氧化碳激光器及其极板放电表面处理方法，本发明二氧化碳激光器是一种封离型射频激励扩散冷却板条波导CO2激光器，其功率范围在数瓦到数千瓦，并且具有结构紧凑，体积小，工作频率易于调制，免维护等众多优点，在激光加工中得到了广泛的应用。

图1所示为二氧化碳激光器的内部示意图，二氧化碳激光器包括：金属壳体10、密封在金属壳体10内的相对的两电极板20、30、全反射镜40、以及输出镜50，全反射镜40位于该两电极板的一端，输出镜50位于该两电极板的另一端并位于激光输出端，两电极板20、30由两片平行放置的金属板条构成，其中一电极板20为正极板20，另一电极板为负极板30，激光器产生的激光100从激光器输出窗口11输出。

如图2所示，在本实施例中，正极板20和负极板30均为长方体，其长度为几百毫米，宽度为几十毫米，高度为十几毫米，两极板在激光器内相对平行安装，正极板20的板条放电表面和负极板30的板条放电表面之间的间距为1.5mm至4mm，正极板20的板条和负极板30的板条之间的间隔形成一个激光100传输的通道。激光在两极板的宽度方向上传输，为自由传输，在两电极板的间隔方向上为波导传输。

其中，正极板20的板条通过射频传输线80连接一射频电源60，负极板30的板条接地，放电发生在正极板20的板条和负极板30的板条之间，如图3所示，正极板20设有与负极板30相对的正极放电表面21，负极板30设有与正极板20相对的负极放电表面31，电极板20固定在金属壳体10内但和金属壳体10保持绝缘状态，同时，射频电源60和相应的射频传输线80均与金属壳体10保持绝缘状态，电极板30通过螺钉70固定在金属壳体10内且和金属壳体10保持导通状态。

激光在波导通道中传输时，对于若干的低阶模式，由于其传输方向十分接近于波导的轴线，它们在波导的表面发生掠入射，极板放电表面的镜面反射率，影响激光的功率和激光在波导方向的模式。

在一个射频周期内，与射频电源60连接的正极板20加载高电压，与大地相连接的负极板30。正负极板20、30之间充满工作气体，正负极板和工作气体组成了一个平板电容。当正极板20加上合适的电压后，两极20、30板间的工作气体被击穿，进行放电，工作气体被激励，产生激光增益介质。当激光增益介质的增益系数大于损耗系数的时候，产生激光。激光在两极板形成的通道中传输，并被其中的增益介质放大。

一般的板条二氧化碳激光器两极板放电表面平面度高，光洁度高，以得到镜面反射的效果，从而得到尽可能高的激光功率输出。虽然极板表面的镜面反射率越高，对于激光功率输出越有利，但不利于抑制高阶模式输出，得到高质量的激光光束。

为了得到波导方向的基模激光输出，并且对激光输出功率影响不大，本发明提出了一种极板放电面的处理方法，采用该方法处理后的极板，波导方向的激光为基模输出，且激光功率受输出影响不大，相比于镜面反射的极板，激光功率下降约10％。

本发明采用的方法如下：对电极板20、30的放电表面进行喷砂处理，最好采用干喷砂处理，采用手工空气压力喷砂机，对极板的放电表面进行均匀的喷砂处理。光束在处理后的极板表面，不再发生镜面反射，而是漫反射。具体实施方法包括如下步骤：

第一步：选择喷砂机，喷砂机的气源压力约为5个大气压，最好选用商用的干喷砂机。

第二步：选择石英砂粒，砂号为400号，即砂粒的尺寸为1/300英寸至1/500英寸，最好为1/400英寸。

第三步：对正极板的放电表面和负极板的放电表面均进行均匀喷砂。

第四步：结束喷砂。

在本发明中，仅对电极板的放电表面进行喷砂处理，其他非放电面需要进行防护处理，不可进行喷砂处理。

使用上述方法处理之后的极板放电表面，极板粗糙度Ra为8-12μm，最好为10μm。

通过本发明方法处理电极板的放电表面，波导方向的激光为基模输出，激光功率受输出影响不大，相比于镜面反射的极板，激光功率下降约10％。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，其特征在于：二氧化碳激光器电极板的放电表面进行喷砂处理。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，其特征在于，二氧化碳激光器电极板的放电表面进行干喷砂处理。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，其特征在于，二氧化碳激光器电极板的非放电表面进行防护处理。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，其特征在于，通过喷砂处理，电极板的放电表面的粗糙度Ra为8-12μm。

5.根据权利要求1至4任一所述的二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：选择喷砂机；

第二步：选择石英砂粒，砂号为400号，即砂粒的尺寸为1/400英寸；

第三步：对二氧化碳激光器的正极板的放电表面和负极板的放电表面均进行均匀喷砂；

第四步：结束喷砂。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳激光器电极板的表面处理方法，其特征在于，所述石英砂砾的尺寸为1/300英寸至1/500英寸。

7.一种采用权利要求1所述表面处理方法的二氧化碳激光器，其特征在于：其包括：金属壳体、密封在金属壳体内的相对的两电极板，该两电极板均由金属板条构成，其中一电极板为正极板，另一电极板为负极板，正极板的板条放电表面和负极板的板条放电表面互相平行，正极板连接一射频电源，负极板接地，放电发生在正极板的板条放电表面和负极板的板条放电表面之间。

8.根据权利要求7所述的二氧化碳激光器，其特征在于：还包括位于金属壳体内的全反射镜和输出镜，全反射镜位于该两电极板的一端，输出镜位于该两电极板的另一端并位于激光输出端。

9.根据权利要求7所述的二氧化碳激光器，其特征在于：正极板的板条放电表面和负极板的板条放电表面之间间距范围一般为1.5mm至4mm，正极板的板条和负极板的板条之间的间隔形成一个激光传输的通道。

10.根据权利要求7或9所述的二氧化碳激光器，其特征在于：正极板和负极板均为长方体，激光沿两极板的长度方向上传输。